TRISOMI: DOWNS SYNDROM OG SEXKROMOSOMER - BIOLOGI - 2026

En trisomi er en kromosomal tilstand hos individer som bærer tre kromosomer i stedet for det normale paret. Hos diploider er normal begavelse to kromosomer fra hvert av de kromosomale komplementene som definerer arten.

En endring i antall i bare ett av kromosomene kalles aneuploidy. Hvis det omfattet endringer i det totale antall kromosomer, ville det være en ekte ploidy, eller eupolidi. Mennesket har 46 kromosomer i hver av sine somatiske celler. Hvis de har en enkelt trisomi, vil de ha 47 kromosomer.

Karyotype som viser en trisomi på kromosom 21. US Department of Energy Human Genome Program. , via Wikimedia Commons.

Trisomier er statistisk hyppige og representerer store forandringer for bærerorganismen. De kan også forekomme hos mennesker, og er assosiert med komplekse sykdommer eller syndromer.

Det er trisomier hos mennesker kjent for alle. Den mest besøkte, hyppige og kjente av alle er trisomien til kromosom 21, den vanligste årsaken til det såkalte Downs syndrom.

Det er andre trisomier hos mennesker som representerer en stor fysiologisk kostnad for bæreren. Blant dem har vi trisomien til X-kromosomet, som representerer en enorm utfordring for kvinnen som lider av det.

Enhver levende eukaryotisk organisme kan ha en trisomi. Generelt i planter er enhver endring i antall kromosomer (aneuploidy) mye mer skadelig enn en økning i antallet kromosomkomplement av arten. Hos andre dyr, som en generell regel, er aneuploidier også årsaken til flere forhold.

Kromosom 21 trisomi (Downs syndrom: 47, +21)

Trisomi (komplett) av kromosom 21 hos mennesker bestemmer tilstedeværelsen av 47 kromosomer i diploide somatiske celler. Tjueto par gir 44 kromosomer, mens trioen på kromosom 21 gir tre til - ett av dem er overtallige. Med andre ord er det et kromosom som "er for mye."

Beskrivelse og litt historie

Kromosom 21 trisomi er den vanligste aneuploidien hos mennesker. Tilsvarende er denne trisomien også den vanligste årsaken til Downs syndrom. Selv om andre somatiske trisomier er mer vanlig enn de på kromosom 21, er de fleste imidlertid mer dødelige i embryonale stadier.

Det vil si at embryoer med trisomier 21 kan føde, mens andre trisomembryoer ikke kan. Videre er overlevelse etter fødselen mye høyere hos barn med trisomi på kromosom 21 på grunn av den lave genfrekvensen til dette kromosomet.

Med andre ord vil få gener økes i antall eksemplarer fordi kromosom 21 er det minste autosomet av alle.

Downs syndrom ble først beskrevet av den engelske legen John Langdon Down i perioden 1862 til 1866. Imidlertid ble forbindelsen mellom sykdommen og kromosom 21 etablert omtrent hundre år senere. De franske forskerne Marthe Gautier, Raymond Turpin og Jèrôme Lejeune deltok i disse studiene.

Genetiske årsaker til sykdommen

Trisomi på kromosom 21 er forårsaket av forening av to gameter, hvorav den ene inneholder mer enn en kopi, totalt eller delvis, av kromosom 21. Det er tre måter dette kan skje.

I den første, hos en av foreldrene, gir ikke-sammenhengen av kromosomer 21 under meiose opphav til gameter med to kromosomer 21 i stedet for en. Nondisjunksjon betyr "mangel på separasjon eller segregering." Det er gameten som kan gi opphav til ekte trisomi ved å bli med en annen gamet med en enkelt kopi av kromosom 21.

En annen mindre vanlig årsak til denne trisomien er det som kalles en Robertsonian translokasjon. I den translokerer den lange armen til kromosom 21 til et annet kromosom (vanligvis 14). Sammenslåing av en av disse gametene med en annen normal vil gi opphav til embryoer med normale karyotyper.

Imidlertid vil det være ekstra kopier av det arvelige materialet fra kromosom 21, som er tilstrekkelig årsak til sykdommen. Syndromet kan også være forårsaket av andre kromosomavvik eller mosaikk.

I en mosaikk har individet celler med normale karyotyper, vekslende med celler med avvikende karyotyper (trisomisk for kromosom 21).

Meiotisk nondisjunksjon under fenenin gametisk meiose, eller oogenese. Tatt fra https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png. Via Wikimedia Commons.

Manifestasjon av sykdommen

Den underliggende årsaken til Downs syndrom er det økte uttrykket av noen enzymer på grunn av eksistensen av tre kopier av gener på kromosom 21, i stedet for to.

Dette økte uttrykket fører til endringer i den normale fysiologien til individet. Noen av de enzymene som er berørt, inkluderer superoksid-dismutase og cystasjons-beta-syntase. Mange andre er relatert til syntesen av DNA, den primære metabolismen og den kognitive kapasiteten til individet.

Sykdommen manifesterer seg på forskjellige nivåer. En av de viktigste, og som bestemmer levetiden til de som er rammet av trisomi, er medfødte hjertefeil.

Andre forhold som plager syke individer inkluderer abnormiteter i mage-tarmkanalen, hematologiske, endokrinologiske sykdommer, ØNH og muskel-skjelettsykdommer, så vel som synsavvik.

Nevrologiske lidelser er også viktige, og inkluderer milde til moderate læringsvansker. De fleste voksne individer med Downs syndrom utvikler Alzheimers sykdom.

Diagnose og studier i andre levende systemer

Prenatal diagnose av Down kan utføres på flere måter. Dette inkluderer ultralyd, så vel som prøvetaking av kororisk villus og fostervannsprøve. Begge kan brukes til å telle kromosomer, men de utgjør visse risikoer.

Andre mer moderne analyser inkluderer FISH kromosomanalyse, andre immunhistologiske teknikker og genetiske polymorfisme-tester basert på DNA-amplifisering ved PCR.

Studien av trisomien til kromosom 21 i gnagersystemer har gjort det mulig for oss å analysere syndromet uten å eksperimentere med mennesker. På denne måten har genotype / fenotype forhold blitt analysert trygt og pålitelig.

På samme måte har det vært mulig å fortsette til utprøving av strategier og terapeutiske midler som deretter kan brukes hos mennesker. Den mest vellykkede gnagermodellen for disse studiene har vist seg å være musen.

Trisomier av kjønnskromosomene hos mennesker

Generelt har aneuploidier av kjønnskromosomene færre medisinske konsekvenser enn autosomene hos mennesker. Hunnene av den menneskelige arten er XX, og hannene XY.

De vanligste seksuelle trisomiene hos mennesker er XXX, XXY og XYY. Det er klart, det kan ikke være YY-individer, mye mindre YYY. XXX individer er morfologisk kvinnelige, mens XXY og XYY er mannlige.

Triple X-syndrom (47, XXX)

XXX individer hos mennesker er kvinner med et ekstra X-kromosom. Fenotypen assosiert med tilstanden varierer med alder, men generelt er voksne individer en normal fenotype.

Statistisk sett er en av tusen kvinner XXX. Et vanlig fenotypisk trekk hos XXX kvinner er for tidlig vekst og utvikling, og uvanlig lange underekstremiteter.

På andre nivåer har XXX kvinner ofte hørsels- eller språkutviklingsforstyrrelser. På slutten av ungdomstiden overvinner de vanligvis problemer forbundet med deres sosiale tilpasning, og deres livskvalitet forbedres. Imidlertid er psykiatriske lidelser hos XXX kvinner hyppigere enn hos XX kvinner.

Hos kvinner inaktiveres et av X-kromosomene under den normale utviklingen av individet. To av dem antas å være inaktivert i XXX kvinner. Imidlertid antas det at de fleste konsekvensene avledet av trisomi skyldes genetisk ubalanse.

Dette betyr at slik inaktivering ikke er effektiv eller tilstrekkelig til å unngå forskjeller i uttrykk for visse (eller alle) gener. Dette er et av de mest studerte aspektene av sykdommen fra et molekylært synspunkt.

Som for andre trisomier støttes fortsatt prenatal påvisning av trippel X trisomi av karyotypestudien.

Kleinefelter syndrom (47, XXY)

Disse personene sies å være hanner av arten med et ekstra X-kromosom. Tegnene på aneuploidy varierer med individets alder, og vanligvis diagnostiseres tilstanden bare når de er voksne.

Dette betyr at denne seksuelle aneuploidien ikke gir anledning til påvirkninger like store som de forårsaket av trisomier i autosomale kromosomer.

XXY voksne menn produserer lite eller ingen sæd, har testikler og en liten penis, samt nedsatt libido. De er høyere enn gjennomsnittet, men har også mindre ansikts- og kroppshår.

De kan ha forstørrede bryster (gynekomasti), nedsatt muskelmasse og svake bein. Administrering av testosteron er vanligvis nyttig i behandlingen av noen endokrinologiske aspekter relatert til tilstanden.

XYY-syndrom (47, XYY)

Dette syndromet oppleves av menn av den menneskelige arten (XY) som har et ekstra Y-kromosom. Konsekvensene av tilstedeværelsen av et ekstra Y-kromosom er ikke så dramatiske som det man ser i andre trisomier.

XYY individer er fenotypisk mannlige, regelmessig høye og med lett langstrakte lemmer. De produserer normale mengder testosteron og har ingen spesielle atferds- eller læringsproblemer som tidligere antatt.

Mange XYY individer er ikke klar over deres kromosomale status. De er fenotypisk normale, og også fruktbare.

Trisomier i andre organismer

Effekten av aneuploidier i planter er blitt analysert og sammenlignet med effekten av euploidieendringen. Generelt er endringer i antall i ett eller noen få kromosomer mer skadelige for den normale funksjonen til individet enn endringer i komplette sett med kromosomer.

Som i tilfellene beskrevet, ser ubalanse i uttrykk ut til å gjøre rede for de skadelige effektene av forskjellene.

referanser

1. Herault, Y., Delabar, JM, Fisher, EMC, Tybulewicz, VLJ, Yu, E., Brault, V. (2017) Gnagermodeller i Downs syndromforskning: impact and future. The Company of Biologists, 10: 1165-1186. doi: 10.1242 / dmm.029728
2. khtar, F., Bokhari, SRA 2018. Down Syndrome (Trisomy 21). I: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2018 jan. Tilgjengelig fra: ncbi.nlm.nih.gov
3. Otter, M., Schrander-Stumpel, CT, Curfs, LM (2010) Triple X-syndrom: en gjennomgang av litteraturen. European Journal of Human Genetics, 18: 265-271.
4. Papavassiliou, P., Charalsawadi, C., Rafferty, K., Jackson-Cook, C. (2014) Mosaicism for trisomy 21: a review. American Journsl of Medical Genetica Del A, 167A: 26–39.
5. Santorum, M., Wright, D., Syngelaki, A., Karagioti, N., Nicolaides, KH (2017) Nøyaktighet av kombinert første trimester i screening for trisomier 21, 18 og 13. Ultralyd i Obstetrics & Gynecology, 49 : 714-720.
6. Tartaglia, NR, Howell, S., Sutherland, A., Wilson, R., Wilson, L. (2010) En gjennomgang av trisomi X (47, XXX). Orphanet Journal of Rare Diseases, 5, ojrd.com